《生物传感新原理研究》

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生物传感属于典型的汇聚科学领域,是国际前沿研究热点之一,在生命过程深层次、动态信息提取、天然生物体系的模拟和相关应用领域有重要意义。该项目基于微生物学及生物元件的基因操控,致力于生物传感基础研究与创新,建立了一系列新概念、新原理和新方法,概括为三个方面:针对微生物学研究和生物技术过程中对高灵敏、实时、原位分析的需求,利用微生物酶等生物功能元件,结合电化学、光学、压电、表面等离子体共振等物理化学效应,建立了一系列新的研究方法和平台体系,丰富和发展了生物传感与生物电子学的研究内涵,并为实际应用奠定了科学基础;针对生物传感稳定性和重现性差等领域共性基础性问题,提出器件功能界面均质化评价指标和“锚-链”分子模型,实现了界面生物分子空间取向控制;通过对微生物酶的定向分子进化,获得最高比活细菌碱性磷酸酶和新的分析用酶;通过融合蛋白自组装方法实现高效率顺序酶催化和免疫分子酶标。这些方法为发展高质量生物传感提供了基因操纵解决方案。前瞻性地融合纳米生物学和生物传感,利用天然病毒粒子及其分子元件自组装原理,建立了病毒-量子点杂合生物传感、蛋白纳米线生物传感等高灵敏纳米生物传感模型,实现拟病毒粒子在活细胞中的示踪等应用,提出了纳米病毒学研究方向(即以病毒天然结构和属性发展纳米生物学)。上述研究在Nano Lett.、JACS、Angew.Chem Int.Ed.、Nucleic Acid Res.、Anal.Chem.、Biosens.Bioelectron.、Small等SCI收录的国际主流杂志发表相关论文78篇,他引千余次,其中8篇代表性论文总影响因子(IF值)为68.277、他引247次,20篇核心论文总IF值138.653(平均IF值6.93)、他引517次。研究结果被Nat.Nanotechnol.、Nature China、Chem.Rev.、Chem.Soc.Rev.等著名刊物重点介绍和正面评述。团队基于微生物学与生物传感的结合在国际生物传感器领域形成了鲜明特色和影响,多次在重要的国际学术会议作大会特邀或主题演讲报告,担任该领域主要国际学术组织领导职务或中方专家代表及核心刊物编委,其研究积累为生物传感的实际应用奠定了重要基础。

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